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基于生态系统可持续的塔里木河流域生态安全格局构建

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环境科学 2025年

作者：杨荣钦穆振侠黄娩婷赵世康新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室

生态安全格局构建是实现区域生态与社会协同发展的关键。当前的研究多关注生态系统服务或健康层面的生态源地识别，但较少综合考虑生态系统可持续发展的多重视角。以塔里木河流域为研究对象，基于生态系统可持续提出了融合健康、服务和... 详细信息

生态安全格局构建是实现区域生态与社会协同发展的关键。当前的研究多关注生态系统服务或健康层面的生态源地识别，但较少综合考虑生态系统可持续发展的多重视角。以塔里木河流域为研究对象，基于生态系统可持续提出了融合健康、服务和风险的生态源地识别方法，借助电路理论识别生态廊道、夹点和障碍点，构建利于可持续发展的生态安全格局，确定生态保护区和修复的关键区域。结果表明：①塔里木河流域生态源地的景观类型以草地为主，多年平均占比达生态源地面积的89.54%；近20年研究区生态环境持续改善，生态源地面积增加了4.41%，山区生态源地面积增加明显，绿洲区生态源地趋于破碎化；②塔里木河流域生态网络结构的完整性和稳定性较高，20年间生态廊道增加50条、平均长度缩短6.58 km，降低了物种迁移风险和能量流通损失；③生态夹点主要分布于昆仑山，2000年以来面积整体减少122.83 km2；除中部塔克拉玛干沙漠外，生态障碍点均有分布，面积整体增加2931.00 km2；两者所在区域的景观类型以草地和未利用地为主；④提出了以“一环、两带、两区、四核心、多源、多廊”为特征的生态安全格局优化布局。研究结果可为塔里木河流域的生态管理和修复提供参考。

关键词：生态安全格局生态系统可持续生态源地电路理论塔里木河流域

淤积体对排沙漏斗水沙分离性能的影响机理研究

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水利学报 2025年第02期 227-239页

作者：李琳顾怀猛谭义海新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室

为揭示淤积体对排沙漏斗水沙分离性能的影响机理，开展不同厚度淤积体下的浑水模型试验，并利用声学多普勒流速仪量测三维流场，观测空气涡形态变化。研究结果表明：不同进流量下排沙耗水率均随淤积体厚度的增大而增大，泥沙截除率随淤... 详细信息

为揭示淤积体对排沙漏斗水沙分离性能的影响机理，开展不同厚度淤积体下的浑水模型试验，并利用声学多普勒流速仪量测三维流场，观测空气涡形态变化。研究结果表明：不同进流量下排沙耗水率均随淤积体厚度的增大而增大，泥沙截除率随淤积体厚度增加而逐渐降低，不同淤积厚度下排沙耗水率是无淤积体时的1.27～2.14倍，泥沙截除率降幅33%～57%;淤积体导致漏斗流场特性发生改变，泥沙淤积厚度增加使空气涡由无淤积时的稳定贯穿变化至频繁摆动并偏离排沙底孔，不同水沙条件下涡径减小5.95%～53.07%,使排沙耗水率增大；漏斗室内自由涡范围和强度随淤积体厚度增加而减小，设计流量下切向流速平均减小20%～55%,位于强迫涡和自由涡间的环形低流速带宽度与无淤积情况相比增大33%～40%,不利于水沙的螺旋流分离，横向环流强度减弱，不利于泥沙向底孔输移，致使淤积加剧，从而进一步削减旋流强度；径向及垂向紊动强度随泥沙淤积厚度增加分别增大10%～110%和12%～120%,致使悬移质泥沙难以沉降，截除率大幅降低。

关键词：排沙漏斗模型试验淤积体空气涡形态流场特性

水钾耦合对南疆滴灌枣树叶片生理特征及产量的影响

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灌溉排水学报 2025年第1期44卷 25-33页

作者：孙世豪艾鹏睿马英杰付秋萍许源新疆农业大学乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052

【目的】探究南疆滴灌枣树最优灌溉施肥制度,提高南疆特色林果种植业生产效益。【方法】以阿克苏地区典型果树—8 a生灰枣为研究对象,于2022—2023年开展灌水量与施钾量的二因素三水平全面试验(灌溉水平为T1:ETc,T2:75%ETc,T3:50%ETc;... 详细信息

【目的】探究南疆滴灌枣树最优灌溉施肥制度,提高南疆特色林果种植业生产效益。【方法】以阿克苏地区典型果树—8 a生灰枣为研究对象,于2022—2023年开展灌水量与施钾量的二因素三水平全面试验(灌溉水平为T1:ETc,T2:75%ETc,T3:50%ETc;钾肥水平为A:240 kg/hm^(2),B:180 kg/hm^(2),C:120 kg/hm^(2)),探究灌水量与施钾量对枣树光合特征及产量影响。【结果】灌水量和施钾量对枣树生长发育影响显著,枣树净光合速率和蒸腾速率、叶绿素量会随灌水量和施钾量增加而逐渐提高。增施钾肥对枣树叶片可溶性糖量影响显著,2023年T1-A、T2-A、T3-A处理可溶性糖量较2022年增加了37.0%、36.9%、28.7%;而枣树叶片脱落酸(ABA)量受灌水量影响显著,其中T3-C处理ABA量最高。各处理枣树的瞬时水分利用效率(iWUE)随生育期推进多呈逐渐上升趋势,枣树产量也随施钾量增加而上升;施钾量为240 kg/hm^(2)时,2022年,T1、T2处理枣树产量较T3处理增加了56.77%、45.52%;2023年,T1、T2处理枣树产量较T3处理增加了51.46%、37.61%;其中2022、2023年T2-A处理水分利用效率(WUE)分别为8.88、9.14 kg/(hm^(2)·mm)。【结论】本试验条件下,T2-A处理是适宜南疆地区枣树生产效益的灌溉施肥制度。

关键词：水钾耦合叶绿素a 叶绿素b 光合特性产量

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新疆提孜那甫河流域平原区地下水化学特征及其影响因素

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南水北调与水利科技(中英文) 2025年

作者：赵纳言周金龙姜凤丁启振新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室

在新疆提孜那甫河流域平原区采集23组地下水水样、6组地表水水样，综合运用数理统计法、水化学法和正演模型（英文全称，FM），定性－定量揭示研究区地下水化学特征以及影响因素。结果表明：研究区地下水呈弱碱性；地下水中优势阴、阳... 详细信息

在新疆提孜那甫河流域平原区采集23组地下水水样、6组地表水水样，综合运用数理统计法、水化学法和正演模型（英文全称，FM），定性－定量揭示研究区地下水化学特征以及影响因素。结果表明：研究区地下水呈弱碱性；地下水中优势阴、阳离子分别为SO42-和Na+；单一结构含水层的潜水、多层结构含水层的潜水和多层结构含水层的承压水的水化学类型由SO4·HCO3－Na型→SO4·Cl－Na型→Cl·SO4－Na型转变。研究区地下水水化学组分受岩石风化作用和阳离子交替吸附作用的影响，而岩石风化中蒸发盐岩的风化是地下水水化学组分的主控因素。单一结构含水层的潜水、多层结构含水层的潜水和多层结构含水层的承压水中岩石风化是地下水溶质的主要来源（分别占80.29%、89.04%和93.99%），河水输入具有一定影响（分别占18.37%、10.64%和5.75%），人类活动影响最小（分别占1.34%、0.32%和0.26%）。研究结果可以为区域地下水水质保护提供理论依据。

关键词：提孜那甫河流域平原区地下水化学特征水化学成因正演模型

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兰州地区堆填黄土微观孔隙结构特征

科学技术与工程 2025年第07期25卷 2703-2711页

作者：王之君马彦杰张座雄刘兴荣兰州理工大学能源与动力工程学院兰州理工大学白银新材料研究院甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所

兰州地区开展平山造地工程产生了大量黄土堆填场，因其压实度低，缺乏必要防护，导致黄土洞穴、滑坡等地质灾害广泛发育，具有较大安全隐患。通过扫描电镜和Image J软件对不同含水率原状堆填黄土的孔隙微观结构进行定量研究，结合分形... 详细信息

兰州地区开展平山造地工程产生了大量黄土堆填场，因其压实度低，缺乏必要防护，导致黄土洞穴、滑坡等地质灾害广泛发育，具有较大安全隐患。通过扫描电镜和Image J软件对不同含水率原状堆填黄土的孔隙微观结构进行定量研究，结合分形理论，获取了不同含水率下堆填黄土的孔隙类型、数量、面积、分维数变化规律，并初步分析了孔隙结构与黄土湿陷、洞穴发育的动态关系。结果表明：堆填黄土随含水率增大，大、中架空孔隙数量、面积占比逐渐减小，而小架空孔隙数量占比虽有所下降，但面积占比呈增大趋势，大、中架空孔隙坍塌是其产生湿陷变形的主要原因；堆填黄土的孔隙分维数与含水率呈线性负相关关系，与湿陷性呈正相关关系，原状堆填黄土平均孔隙分维数为1.251;基于黄土堆填场洞穴发育特点，提出应从修建排水沟渠、加固洞穴、边坡防护等3方面进行防护处理。研究成果可为兰州堆填黄土区工程建设及地质灾害防治研究提供理论支撑。

关键词：堆填黄土孔隙结构扫描电镜黄土湿陷分形理论

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不同灌溉模式对胡杨根蘖苗功能性状的影响

节水灌溉 2025年第2期 100-106页

作者：孟祥东凌红波张广朋张凌凯王子康覃小林新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

为巩固塔里木河下游输水成效,需探明最适宜胡杨根蘖苗生长的灌溉模式,以促进区域生态恢复。根蘖苗作为胡杨种群的主要增殖方式和生态恢复的先锋物种,其功能性状是反映生存策略的重要指标,但相关研究仍较为有限。因此,研究在昆阿斯特生... 详细信息

为巩固塔里木河下游输水成效,需探明最适宜胡杨根蘖苗生长的灌溉模式,以促进区域生态恢复。根蘖苗作为胡杨种群的主要增殖方式和生态恢复的先锋物种,其功能性状是反映生存策略的重要指标,但相关研究仍较为有限。因此,研究在昆阿斯特生态闸口附近,进行了不同灌溉模式对胡杨根蘖苗功能性状影响的野外试验。通过设置3种不同的灌溉梯度,研究灌溉频次、灌溉水量和灌溉持续时间对土壤理化性质及胡杨根蘖苗叶片功能性状的影响。研究结果表明:在F2灌溉模式下,土壤的全氮、全磷含量以及根蘖苗的叶面积(LA)、干物质含量(LDMC)和氮磷比(LN/LP)均显著高于F1和F3灌溉模式。相比之下,F1灌溉模式导致土壤全盐含量较高,进而引起根蘖苗LDMC和LN/LP的下降,同时比叶面积(SLA)有所上升。进一步研究表明,土壤全氮对叶面积的正向影响最为显著,贡献率达到52.4%。相反,土壤全盐含量对LDMC和LN/LP产生了抑制作用,但对SLA具有促进作用,贡献率为31.6%。土壤全磷、pH和含水率对根蘖苗功能性状的总体贡献率较低,仅为16%。因此,根据不同灌溉模式下根蘖苗长势及土壤理化性质对根蘖苗功能性状的影响,确定出F2灌溉模式(灌溉频次23 d,每10 m断根沟每次灌溉水量6 m^(3),灌溉持续时间2 d)更有利于土壤养分积累,进而有效的促进胡杨根蘖苗的生长。这一研究结果为塔里木河下游胡杨林的生态恢复提供了有力的参考。

关键词：塔里木河下游灌溉模式根蘖苗功能性状理化性质

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梯形闸门出流流动特性研究

水利水电科技进展 2025年第1期45卷 32-38页

作者：孟万尚李琳赵帅杰新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052

为了解梯形闸门这种新型平板闸门的出流流动特性,采用模型试验和量纲分析的方法,对梯形闸门淹没出流时的流动特性进行了试验研究和理论分析。试验结果表明:梯形闸门下游发生淹没出流时,淹没程度越大,收缩断面距离闸门越近,收缩断面横向... 详细信息

为了解梯形闸门这种新型平板闸门的出流流动特性,采用模型试验和量纲分析的方法,对梯形闸门淹没出流时的流动特性进行了试验研究和理论分析。试验结果表明:梯形闸门下游发生淹没出流时,淹没程度越大,收缩断面距离闸门越近,收缩断面横向水面差越小,闸后急变流过渡至渐变流所需要的距离越短。基于流态分析,结合量纲分析和数值拟合得到了梯形闸门流态判别条件,并推导了淹没出流流量计算公式,对该公式的评价和检验结果表明,平均相对误差在5%以内,计算精度较高。

关键词：梯形闸门梯形渠道淹没出流流态判别流量

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新疆玛纳斯河流域平原区地下水无机组分分布特征、源解析及健康风险评价

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环境科学 2025年第2期46卷 843-853页

作者：康文辉周殷竹周金龙姜凤韩双宝雷米刘金巍新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心天津300304

在新疆玛纳斯河流域地下水是日常生活、农业灌溉和工业生产用水的主要来源.为了探明地下水中无机组分的空间分布、来源及其对人体健康的负面影响,在玛纳斯河流域平原区共采集37组地下水样品,通过GIS克里金插值、PMF来源解析、Pearson相... 详细信息

在新疆玛纳斯河流域地下水是日常生活、农业灌溉和工业生产用水的主要来源.为了探明地下水中无机组分的空间分布、来源及其对人体健康的负面影响,在玛纳斯河流域平原区共采集37组地下水样品,通过GIS克里金插值、PMF来源解析、Pearson相关性分析和健康风险评价模型,分析地下水中无机组分的空间分布、来源和潜在健康风险.结果表明,区内地下水整体呈弱碱性.TDS和Cl^(-)具有相似的分布特征,在平原区东部浓度较高;SO_(4)^(2-)高值区主要分布在玛纳斯县周边以及古尔班通古特沙漠边缘;NO_(3)^(-)-N浓度变化受人类活动的影响较大,空间分布不均,高值区主要分布在城市区域;砷(As)、氟(F)和碘(I)是影响地下水质量的重要无机组分,分别有51.35%、 45.95%和51.35%地下水超过《地下水质量标准》Ⅲ类限值,超标区均分布于西岸大渠以北的低平原区,该区域地形坡度和水力坡度较小,含水层颗粒较细,地下水径流强度较弱,利于地下水中As、F和I的富集.源解析结果表明,地下水不同含水层具有相似的来源或者演化过程.无机组分的富集主要受控于溶滤-富集作用、地质条件-生活污水-农业灌溉的点源污染、农业活动、生活污水导致的点源污染、碱性还原环境和离子交换作用.健康风险评价结果表明,玛河流域平原区无潜在非致癌风险.地下水中的As是威胁人类健康的主要无机物,其对儿童和成人的非致癌风险可以忽略不计,而致癌风险则不可忽略,且儿童对其致癌风险更敏感.因此,玛河流域饮用水供水安全应更多地关注As暴露的影响,特别是对儿童的影响.

关键词：地下水无机组分空间分布源解析健康风险评价玛纳斯河流域平原区

吐鲁番市高昌区南部绿洲区低水位期地下水化学变化规律及来源解析

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环境科学 2025年第1期46卷 227-238页

作者：任乐丁启振周殷竹周金龙新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心天津300304

为探明地下水超采治理前后吐鲁番市高昌区南部绿洲区低水位期地下水水化学变化规律及来源影响,基于2016年12组水样(潜水3组、承压水9组)和2023年18组水样(潜水5组、承压水13组),综合运用数理统计法、水化学图解法、氢氧同位素手段和APCS... 详细信息

为探明地下水超采治理前后吐鲁番市高昌区南部绿洲区低水位期地下水水化学变化规律及来源影响,基于2016年12组水样(潜水3组、承压水9组)和2023年18组水样(潜水5组、承压水13组),综合运用数理统计法、水化学图解法、氢氧同位素手段和APCS-MLR(绝对主成分-多元线性回归)模型,分析地下水水化学变化规律和来源.结果表明,受地下水动力条件影响,研究期内潜水优势阳离子由Na^(+)变化为Ca^(2+),阴离子由HCO_(3)^(-)变化为SO_(4)^(2-);承压水优势阳离子由Ca^(2+)变化为Na^(+),优势阴离子为SO_(4)^(2-)不变.潜水和承压水的主要补给源均为大气降水,同时受到蒸发作用影响,潜水蒸发作用影响大于承压水.地下水化学组分主要受岩石风化作用和阳离子交换作用控制;Na^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)主要来源于蒸发盐岩和硅酸盐岩的溶解;NO3-主要来源于农用化肥、人畜粪便和生活污水.溶滤-富集作用(F1)、农业活动-原生地质作用(F2)和工业活动作用(F3)是影响研究区地下水化学的主要因素,贡献率分别为58.41%、18.12%和9.12%.

关键词：地下水来源解析水化学特征绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型氢氧同位素高昌区